基于人才培养的“工程图学”教学改革研究

赵双

摘要：工程图学课程是理工科大学生学习工程知识、接触工程实践的第一门课程，是理论和实践紧密结合的专业技术基础课程。从理论教学、实践教学、教学方法、教学资源等几个方面提出了面向工程素质和创新能力培养的课程教学改革和研究。

关键词：工程图学；工程素质；创新能力

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0116-02

工程图学是一门技术基础课程，用图形研究工程与产品图形信息表达、图形理解和图样绘制，课程的研究对象为工程与产品的工程图样或信息模型，课程的任务主要进行三种能力的培养，即工程图形表达能力（二、三维表达与初步的构形设计能力）、图形形象思维能力（空间想象能力）、工程图样绘制能力（手工绘制与计算机绘制）。[1]

中国已经是世界上的工业化强国，也应该成为工程教育的强国，工程教育是以培养工程人才为目标的教育教学活动，它以应用和实践为主，强调实学、集成和创新的原则，其人才培养的方向是综合性、实践性和创造性。工程图学课程既有系统的理论性，又有很强的实践性，是理工科大学生学习工程知识、接触工程实践的第一门课程。教育部工程图学教学指导委员会明确提出了将“创造性构型设计能力的培养”作为工程图学课程教学任务，通过工程图学课程学习培养学生的创新能力和工程意识。为此，本文提出了面向工程素质和创新能力培养的工程图学课程教学改革研究。

一、理论教学改革研究

1.合理安排教学学时

目前重庆邮电大学（以下简称“我校”）主要在自动化与电气工程类、通信与信息工程类、光电工程类等专业开设有“工程图学”、“制图基础与计算机绘图”课程。通过相关调研论证，以及针对目前社会需求，笔者对学时执行情况进行了调整，缩减理论学时，增加实验学时，提高学生实践操作能力。新的课时执行情況是由于机械类对工程图样的绘制和阅读能力要求相对多一些，依旧执行原48理论学时，实验学时由8学时增加至16学时；而对于非机类各专业，理论学时由原来的40/32/24学时统一调整为32学时，实验学时由8学时调整至16学时。对于不同专业制订针对专业的绘图要求，开设不同实验内容。

2.构建新的教学内容

工程图学是一门理论与实践紧密结合的课程，除了讲授必要的理论知识外，更重视学生实践能力和工程素质的培养。如何将创新设计的理念引入到课程中来，激发学生的创新思维，培养学生的工程素质，需要对现有的课程教学内容进行改革。如图1所示工程图学新的教学内容，以创新性构型设计为主线，划分为投影理论基础、构型表达基础、创新构型基础、工程规范基础、绘图能力基础五个模块。[2，3]

新的教学内容缩减了传统画图技能培训内容，增加了创新造型设计环节，以及以二维或三维的方式进行工程图样设计的实践绘图环节。如点线面的投影部分，采取以投影动画和例题讲解的方式，引出教学内容，让学生自己分析总结。如线的投影部分，线包括投影面垂直线和平行线，细分为正垂线、铅垂线、侧垂线、正平线、水平线、侧平线、一般位置直线。没必要把每一种线的投影特性都面面俱到讲解，可以只讲其一，余下留给学生自学，在课堂上配以一两道综合习题即可，面的投影亦如此。而对于以往教学中的难点部分——立体的表面交线，考虑到以往教学中花费了大量学时，取得的教学效果并不显著的特点，再结合企业实际应用时立体表面交线往往由简单的线条代替，因此这部分内容重点以三维动画演示为主，演示平面立体、曲面立体、组合体在不同位置发生截交、相贯时交线的形状。直观形象的相交过程可拓宽学生的空间思维，再配以综合习题加以练习，教学效果得到了显著提高。

教学内容中工程规范基础模块，针对48理论学时的机械专业可以重点讲解标准件与非标件、零件图与装配图、加工工艺及生产成本、互换性等内容。而对于32理论学时的非机类其他专业，只重点讲解国标规范、零件图与装配图，其他内容简答介绍即可。因为零件是学生走进工程的一个窗口，学生通过对零件的认识，形成对装配体的认识，继而形成对工程的认识。因此对零件图和装配图的讲解，可增强学生的构型思维，提高工程素质。[4]

3.分专业选用教材

机械类教材选用含形体表达、机械图、加工工艺等内容较多的教材，非机类选用侧重工程图学基础的教材，但一定配备有相应的习题集以及三维模型实例，以增加学生的空间想象能力，提高空间逻辑思维能力和创造性构型设计能力。对于有双语教学要求的专业，特别注意最好选用含有中英文对照的双语教材，以增强学生的自学能力。

二、实践教学改革研究

教学应该以学生为主体，以能力为本位，实践教学的目的就是提高学生动手能力、培养专业兴趣。因此工程图学课程更应该重视实践教学，精心设计实践教学环节，在实践中培养学生的工程素质和创新能力。工程图学的相关实践教学内容划分为基础实践、综合实践、创新实践三个层次，具体如下：

1.基础实践[5]

基础实践培养学生理论联系实际的应用能力，包括机械认知实验、拆装实验、测绘实验、计算机绘图实验等，基础实践环节针对理工科各专业考虑为必做实践教学环节。其中机械认知实验包括机械认知实验室、工程实训中心、先进制造实验中心等参观学习，使学生对实际的机械和产品产生直观感性的认识；拆装实验包括对一些简单零部件、机构的拆装，如泵、减速箱、连杆机构等，通过拆装实验，熟悉标准件与非标件、零件图与装配图的关系等，激发学生的产品及工程意识，引入工艺及成品概念，提升构型及创新思维；测绘实验通过对简单机器如车床等的测量，完成后期的绘制工作，在此过程中强化构型尺寸标注、形体表达、互换性与测量技术等知识的运用，培养学生的工程对象综合表达能力和独立处理设计问题的能力，使之具备一定的工程设计水平，同时培养协同工作能力和团队精神。计算机绘图实验部分掌握二维绘图工具AutoCAD、三维绘图工具SolidWorks的基本作图方法，在绘图过程中培养学生严谨的工程态度和创新的构型思维。

2.综合实践

综合实践以典型零件为案例，设计从形体表达方法、零件测绘、徒手绘制、尺规作图、计算机绘图、三维造型到构型于一体的综合实验，引导性地培养学生创新能力。这部分内容可考虑理工科各专业学生都参与，针对不同专业特点，以具体产品为对象，制订符合专业的综合实践内容，以强化学生综合工程素质能力的培养。如针对机械专业开设微型数控车床综合实验，完成测绘、草图设计、尺寸修正、三维造型、二维图纸、加工装配等一系列综合训练内容；针对通信工程专业，开设SOC平台设计及无线基站设计实验，完成新增设备/拆除设备/原有设备的设计、电源线/信号线/线缆的设计、设备布置、空间要求、尺寸标注、技术说明、三维模拟设计等综合实验内容。

3.创新实践

创新实践可考虑在开放实验室内进行，作为开放实验内容，为学生选做部分。创新实践内容主要结合全国CAD技能大赛、全国大学生机械创新设计大赛等设置问题，按照竞赛命题方式进行训练，提高学生的多向思维能力、创造性能力、工程设计能力、计算机绘图能力等。

三、教学方法改革研究

学生是教学活动的主体，教师是知识传播的主体，而教学方法是教学改革的主体，好的教学方法应该厚基础、重能力、求创新、升素质，可以使学生从“理解”到“应用”，从“理论”到“实践”，从“学会”到“会学”，因此探索好的教学方法是课程教学改革的重点内容之一。

1.以学定教，顺学而导

在较少的理论课时情况下，教师授课更应该突出授课重点难点内容，以产品设计和工程实例为主线，强调如何运用所学知识解决实际问题，以及为了解决实际问题需要學习哪些知识。在教学过程中以师生互动、生生互动等形式引导学生去自学，去探究，使学生从“学会”到“会学”。

2.以动炼能，以趣引能

兴趣是学习最好的老师，通过例题练习、工程案例讲解、动画模型演示等教学方法，提高学生的学习兴趣，引导创新能力。工程图学课程是理论与实践紧密结合的课程，针对不同阶段的教学内容布置不同的训练题目，在实践环节中让学生多加参与，锻炼和培养学生的动手能力和创新能力。

3.以研带学，以赛促学

教学和科研是相互渗透、不可分割的两部分，学生参与教师的科研项目，有助于在实践的基础上培养探索精神和创造能力。另外积极鼓励学生参与各项竞赛，如大学生CAD技能大赛、全国大学生机械创新设计大赛、大学生创新创业立项项目等活动，在竞赛中培养创新能力，提升工程素质。

四、教学资源建设与开发

丰富的教学资源将更好地促进理论及实践教学，提高教学效果，加快推进工程图学课程教学改革。

1.多媒体的应用

充分利用计算机对文、图、声、像的处理作用，全面引入多媒体教学、动画演示、工程图样展示等教学手段，解决以往教学需要教师大量板书，或携带大量实物模型和挂图，教学效率低的问题。电子教案可突破视觉限制，可以分重复性分步骤、多角度的演示构型过程，使教学更加形象生动，提高教学效率。同时将三维软件SolidWorks引入课堂，使教学内容由静态变动态、由二维变三维、由单色变多色，激发学生学习的热情。通过演示专业工程图样案例，让学生加深认识课程和专业的关系，明确学习目标。

2.建设课程网站

完善课程网站建设，丰富教学资源，学生可通过网站获取授课计划、电子教案、三维模型、授课录像、作业习题等相关资源，同时增设留言板块，拓宽师生交流途径，及时了解学生对课程的需求。

3.创造实践条件

建设好开放实验室、工程实训中心、先进制造实验中心，为学生提供计算机二维/三维构型练习条件、零部件拆装条件、产品加工装配条件等实践条件，使学生有更多的机会完成测试——设计——标注——出图——加工——装配——检验等系统的练习，建立工程意识，提供创新训练条件。

4.其他资源建设

建设机械认知实验室，设置模型陈列柜，展示实物模型，如组合体相贯模型、截交模型、零部件模型、机构运动模型、微型车床模型等，配以相应的图纸，让学生将图纸与实物结合起来，增强立体想象能力，激发创新思维。

素质教育是高校教育的核心，创新教育是人才培养的重点，工程图学课程将根据科技发展和社会需求，及时进行教育教学改革，为国家和社会培养一批创新能力强、工程素质高的人才。

参考文献：

[1]童秉枢，田凌，冯涓.10年来我国工程图学教学改革中的问题、认识与成果[J].工程图学学报，2008，（4）：1-5.

[2]熊志勇，罗志成，陈锦昌，等.基于创新性构型设计的工程图学教学体系研究[J].图学学报，2012，33（2）：18-112.

[3]吴佩年，唐艳丽，袭建军.在工程图学课程中引入创新设计环节的教学与实践[J].科教创新，2010，（1）：19-20.

[4]袁威等，图学基础教程[M].北京：中国电力出版社，2012：126-141.

[5]张东梅，李玉菊，王伟冰.工程图学实验教学中学生综合能力的培养[J].实验室科学，2012，15（1）：183-185.

（责任编辑：王意琴）